2005年 25卷 第3期
2005, 25(3): 193-199.
doi: 10.11883/1001-1455(2005)03-0193-07
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本文被引
摘要:
以新型抗爆工程设计为背景，以改进的有限差分软件Renewto为手段，对含空穴的混凝土介质中应力波的衰减机制和演化规律进行了二维数值分析，通过改变空穴的位置和特征尺度等参数来考察空穴后方应力波的强度衰减及波形演化，从而对应力波传播中的空穴隔离效应进行了分析和讨论。结果表明，适当调整空穴的位置、尺寸等因素，可以在其后方明显减弱冲击波。还以计算结果为基础提出了一个应力削弱因子的拟合公式，为在抗爆防震工程中设计科学智能的防护层提供了一定的理论依据。
以新型抗爆工程设计为背景，以改进的有限差分软件Renewto为手段，对含空穴的混凝土介质中应力波的衰减机制和演化规律进行了二维数值分析，通过改变空穴的位置和特征尺度等参数来考察空穴后方应力波的强度衰减及波形演化，从而对应力波传播中的空穴隔离效应进行了分析和讨论。结果表明，适当调整空穴的位置、尺寸等因素，可以在其后方明显减弱冲击波。还以计算结果为基础提出了一个应力削弱因子的拟合公式，为在抗爆防震工程中设计科学智能的防护层提供了一定的理论依据。
2005, 25(3): 200-206.
doi: 10.11883/1001-1455(2005)03-0200-07
摘要:
从能量的观点在小挠度理论中引入表征膜力塑性耗散效应的修正因子，基于刚性板块的总体平衡给出矩形板大挠度塑性动力响应的完全运动方程组，分析了理想刚塑性简支和固支矩形板在矩形脉冲和冲击载荷下包括移行塑性铰相的完全大挠度响应过程。解决了当矩形板的挠度达到厚度量级时弯矩、膜力的联合作用问题，理论预报的结果在板的挠度为10倍板厚的量级与实验结果符合良好，改进了只考虑弯矩作用的小挠度理论结果和模态近似估计。
从能量的观点在小挠度理论中引入表征膜力塑性耗散效应的修正因子，基于刚性板块的总体平衡给出矩形板大挠度塑性动力响应的完全运动方程组，分析了理想刚塑性简支和固支矩形板在矩形脉冲和冲击载荷下包括移行塑性铰相的完全大挠度响应过程。解决了当矩形板的挠度达到厚度量级时弯矩、膜力的联合作用问题，理论预报的结果在板的挠度为10倍板厚的量级与实验结果符合良好，改进了只考虑弯矩作用的小挠度理论结果和模态近似估计。
2005, 25(3): 207-216.
doi: 10.11883/1001-1455(2005)03-0207-10
摘要:
利用一维应力波理论对霍普金森压杆(SHPB)测试中的均匀性问题作了较为详尽的讨论，对测试中各种加载波形的优缺点及各参数对均匀性的影响进行了分析与评估。给出了测试脆性材料时实现恒应变率加载的加载条件。对在满足应力均匀性要求下SHPB的可测应变率范围作了讨论并修正了前人不完善的结论。讨论了考虑均匀性时应采用的测试数据处理方法。利用图解的方法对弹塑性材料测试时的均匀性问题及相应加载要求作了定性分析，指出对弹塑性材料，测试中的应变不均匀也应予以考虑。
利用一维应力波理论对霍普金森压杆(SHPB)测试中的均匀性问题作了较为详尽的讨论，对测试中各种加载波形的优缺点及各参数对均匀性的影响进行了分析与评估。给出了测试脆性材料时实现恒应变率加载的加载条件。对在满足应力均匀性要求下SHPB的可测应变率范围作了讨论并修正了前人不完善的结论。讨论了考虑均匀性时应采用的测试数据处理方法。利用图解的方法对弹塑性材料测试时的均匀性问题及相应加载要求作了定性分析，指出对弹塑性材料，测试中的应变不均匀也应予以考虑。
2005, 25(3): 207-221.
doi: 10.11883/1001-1455(2005)03-0217-05
摘要:
用二级氢气炮作为冲击压缩加载工具和多通道瞬态辐射高温计作为主要测量系统，对装有初始压力为6 MPa和1.2 MPa的氦气、氘气和氢氘混合气体冲击压缩等离子体的光谱幅亮度历史进行了测量。根据实测记录信号波形的有关特征量，拟合得到了冲击压缩LY12铝基板表面光反射率R。结果发现：受冲击LY12铝基板表面对340~800 nm波长向不同充气介质氦气、氘气和氢氘混合气体等离子体卸载后的光反射率为约0.4,为静态下铝基板反射率(约0.8)的一半。并对动态加载下反射率降低的机理进行了探讨。
用二级氢气炮作为冲击压缩加载工具和多通道瞬态辐射高温计作为主要测量系统，对装有初始压力为6 MPa和1.2 MPa的氦气、氘气和氢氘混合气体冲击压缩等离子体的光谱幅亮度历史进行了测量。根据实测记录信号波形的有关特征量，拟合得到了冲击压缩LY12铝基板表面光反射率R。结果发现：受冲击LY12铝基板表面对340~800 nm波长向不同充气介质氦气、氘气和氢氘混合气体等离子体卸载后的光反射率为约0.4,为静态下铝基板反射率(约0.8)的一半。并对动态加载下反射率降低的机理进行了探讨。
2005, 25(3): 222-226.
doi: 10.11883/1001-1455(2005)03-0222-05
摘要:
采用高速分幅摄影和激光速度干涉仪（velocity interferometer system for any reflector, VISAR）联合测试技术，对HR-2钢管在爆轰波对碰驱动下的膨胀变形特性进行了研究。实验得到了圆管膨胀变形的过程图像以及圆管特定部位径向膨胀的位移-时间曲线和速度-时间曲线。采用LSDYNA-3D程序对HR-2钢管的膨胀变形过程进行了数值模拟，计算结果与实验结果吻合较好。
采用高速分幅摄影和激光速度干涉仪（velocity interferometer system for any reflector, VISAR）联合测试技术，对HR-2钢管在爆轰波对碰驱动下的膨胀变形特性进行了研究。实验得到了圆管膨胀变形的过程图像以及圆管特定部位径向膨胀的位移-时间曲线和速度-时间曲线。采用LSDYNA-3D程序对HR-2钢管的膨胀变形过程进行了数值模拟，计算结果与实验结果吻合较好。
2005, 25(3): 227-231.
doi: 10.11883/1001-1455(2005)03-0227-05
摘要:
以新型红宝石激光照相装置为基础，进行动态全息实验系统研究及设计，实现了一次爆破加载获取四个动态过程爆破模型的位移场条纹图，用此研究了线型载荷爆破时质点离面位移振动的变化规律。研究表明：端部延长线方向离面位移值在全场所有剖面始终最小，发现在线型载荷离面位移场和应力场一样，同样存在端部效应现象；中垂线上的最大位移值在不同时间都高于其它计算剖面位移极值；瑞利波产生的位移衰减很慢。
以新型红宝石激光照相装置为基础，进行动态全息实验系统研究及设计，实现了一次爆破加载获取四个动态过程爆破模型的位移场条纹图，用此研究了线型载荷爆破时质点离面位移振动的变化规律。研究表明：端部延长线方向离面位移值在全场所有剖面始终最小，发现在线型载荷离面位移场和应力场一样，同样存在端部效应现象；中垂线上的最大位移值在不同时间都高于其它计算剖面位移极值；瑞利波产生的位移衰减很慢。
2005, 25(3): 232-238.
doi: 10.11883/1001-1455(2005)03-0232-07
摘要:
利用加速度量热仪分别对普通硝酸铵和非爆炸且不可还原农用硝酸铵的绝热分解过程进行分析，分析结果通过动力学模型编程在微机控制系统上进行数据分析处理，得到了绝热分解温度与压力随时间的变化曲线、自加热速率随温度的变化曲线、准速率常数随温度的变化曲线、最大温升速率所需时间随温度的变化曲线，计算了分解动力学参数表观活化能、指前因子、不可逆温度和自加速分解反应温度。所有实验结果都表明，非爆炸且不可还原农用硝酸铵具有良好的热稳定性、安全性。
利用加速度量热仪分别对普通硝酸铵和非爆炸且不可还原农用硝酸铵的绝热分解过程进行分析，分析结果通过动力学模型编程在微机控制系统上进行数据分析处理，得到了绝热分解温度与压力随时间的变化曲线、自加热速率随温度的变化曲线、准速率常数随温度的变化曲线、最大温升速率所需时间随温度的变化曲线，计算了分解动力学参数表观活化能、指前因子、不可逆温度和自加速分解反应温度。所有实验结果都表明，非爆炸且不可还原农用硝酸铵具有良好的热稳定性、安全性。
2005, 25(3): 239-243.
doi: 10.11883/1001-1455(2005)03-0239-05
摘要:
用贴腻子炸药法和动液压法两种爆轰工艺对不同类型厚壁构件实施了爆炸自增强处理，并对爆炸处理形成的残余应力进行了实验测定。对内壁有缺口和裂缝的厚壁圆环以及带缺口的超高压圆筒和四通构件进行了爆炸自紧处理并进行了疲劳实验检验，结果是：在高周疲劳阶段，经爆炸处理的构件缺口根部疲劳裂纹萌生寿命可提高5倍，内压疲劳开裂寿命可提高8~10倍。在低周塑性疲劳阶段构件的疲劳开裂寿命仍可提高1倍左右。由于用贴腻子炸药方法可使构件表面硬度增加从而获得更高的残余压应力，故其自增强效果优于动液压法。
用贴腻子炸药法和动液压法两种爆轰工艺对不同类型厚壁构件实施了爆炸自增强处理，并对爆炸处理形成的残余应力进行了实验测定。对内壁有缺口和裂缝的厚壁圆环以及带缺口的超高压圆筒和四通构件进行了爆炸自紧处理并进行了疲劳实验检验，结果是：在高周疲劳阶段，经爆炸处理的构件缺口根部疲劳裂纹萌生寿命可提高5倍，内压疲劳开裂寿命可提高8~10倍。在低周塑性疲劳阶段构件的疲劳开裂寿命仍可提高1倍左右。由于用贴腻子炸药方法可使构件表面硬度增加从而获得更高的残余压应力，故其自增强效果优于动液压法。
2005, 25(3): 244-250.
doi: 10.11883/1001-1455(2005)03-0244-07
摘要:
为了理解高导无氧铜(OFHC Cu)的塑性流动行为,采用Instron液压试验机和分离式Hopkinson压杆，系统地对OFHC Cu进行了温度为77 ~1 000 K，应变率为0.001 ~7 000 s-1，以及真实应变超过80%的单轴压缩试验。结果表明：在0.001 s-1应变率下, OFHC Cu在约500 K呈现动态应变时效现象。随应变率增高，动态应变时效温度区域向更高温度移动，甚至动态应变时效现象消失。在高应变变形区域，相对温度来说，OFHC Cu塑性流动应力对应变率依赖更强。基于位错运动学和动力学概念，考虑位错在高温和高应变率的粘-曳阻力现象，结合试验结果，导出一个基于物理概念的本构模型。此模型可预测从低到高不同应变率不同温度下OFHC Cu的塑性流动应力。通过比较表明，本构模型预测结果与试验结果吻合较好。
为了理解高导无氧铜(OFHC Cu)的塑性流动行为,采用Instron液压试验机和分离式Hopkinson压杆，系统地对OFHC Cu进行了温度为77 ~1 000 K，应变率为0.001 ~7 000 s-1，以及真实应变超过80%的单轴压缩试验。结果表明：在0.001 s-1应变率下, OFHC Cu在约500 K呈现动态应变时效现象。随应变率增高，动态应变时效温度区域向更高温度移动，甚至动态应变时效现象消失。在高应变变形区域，相对温度来说，OFHC Cu塑性流动应力对应变率依赖更强。基于位错运动学和动力学概念，考虑位错在高温和高应变率的粘-曳阻力现象，结合试验结果，导出一个基于物理概念的本构模型。此模型可预测从低到高不同应变率不同温度下OFHC Cu的塑性流动应力。通过比较表明，本构模型预测结果与试验结果吻合较好。
2005, 25(3): 251-254.
doi: 10.11883/1001-1455(2005)03-0251-04
摘要:
介绍了铜铬合金的性能、应用及该材料现有的制备方法。提出了采用机械合金化制粉，进而进行爆炸烧结和后续热扩散处理的制取铜铬合金的方法，并初步进行了实验研究。研究结果表明，采用上述方法可以制造出高密度、组织均匀、晶粒细化的CuCr合金。在wCu∶wCr＝1∶1的条件下，可制出密度大于95%理论密度、硬度HV大于217的具有纳米晶粒的CuCr合金，明显优于热等静压、熔渗和电弧熔炼产品。
介绍了铜铬合金的性能、应用及该材料现有的制备方法。提出了采用机械合金化制粉，进而进行爆炸烧结和后续热扩散处理的制取铜铬合金的方法，并初步进行了实验研究。研究结果表明，采用上述方法可以制造出高密度、组织均匀、晶粒细化的CuCr合金。在wCu∶wCr＝1∶1的条件下，可制出密度大于95%理论密度、硬度HV大于217的具有纳米晶粒的CuCr合金，明显优于热等静压、熔渗和电弧熔炼产品。
2005, 25(3): 255-259.
doi: 10.11883/1001-1455(2005)03-0255-05
摘要:
为了更好地模拟岩体这种典型的连续与非连续介质共存的复杂结构体在冲击载荷作用下的破坏规律，在近年来新出现的数值流形方法基本理论的基础上，利用其算法程序对岩体中存在的不连续面如节理、裂隙等对岩体破裂效果的影响进行了数值模拟分析，计算结果充分显示了数值流形方法在模拟这类问题中的准确性和有效性。
为了更好地模拟岩体这种典型的连续与非连续介质共存的复杂结构体在冲击载荷作用下的破坏规律，在近年来新出现的数值流形方法基本理论的基础上，利用其算法程序对岩体中存在的不连续面如节理、裂隙等对岩体破裂效果的影响进行了数值模拟分析，计算结果充分显示了数值流形方法在模拟这类问题中的准确性和有效性。
2005, 25(3): 260-264.
doi: 10.11883/1001-1455(2005)03-0260-05
摘要:
探讨了冲击/侵彻问题涉及到的非线性材料模型、接触搜索算法、接触力计算公式、破坏模式等理论和算法，介绍了基于集群并行计算机的有限元法并行化基本思路和方法。应用实例表明本文中提出的有限元计算格式和并行化方法能够有效求解冲击/侵彻问题。
探讨了冲击/侵彻问题涉及到的非线性材料模型、接触搜索算法、接触力计算公式、破坏模式等理论和算法，介绍了基于集群并行计算机的有限元法并行化基本思路和方法。应用实例表明本文中提出的有限元计算格式和并行化方法能够有效求解冲击/侵彻问题。
2005, 25(3): 265-270.
doi: 10.11883/1001-1455(2005)03-0265-06
摘要:
在Lagrange有限元基础上，扼要介绍了一种适用于三维斜侵彻数值模拟计算的滑移面处理技术。该方法放弃了传统滑移计算中从单元的设置，而代之以预设从节点，从而避免三维斜侵彻数值计算中主从单元的相交、滑移面的识别、修正与再定义的困难。在确保计算精度的同时，有效地提高了计算效率。卵形杆弹对铝靶侵彻的系列数值模拟计算表明，无论对于正撞击或斜撞击，本文中所获结果与实验结果都有良好的一致性，这说明本文中所述方法和所建程序的合理性和有效性，为侵彻贯穿过程的数值分析提供了一种实用和有效的手段。
在Lagrange有限元基础上，扼要介绍了一种适用于三维斜侵彻数值模拟计算的滑移面处理技术。该方法放弃了传统滑移计算中从单元的设置，而代之以预设从节点，从而避免三维斜侵彻数值计算中主从单元的相交、滑移面的识别、修正与再定义的困难。在确保计算精度的同时，有效地提高了计算效率。卵形杆弹对铝靶侵彻的系列数值模拟计算表明，无论对于正撞击或斜撞击，本文中所获结果与实验结果都有良好的一致性，这说明本文中所述方法和所建程序的合理性和有效性，为侵彻贯穿过程的数值分析提供了一种实用和有效的手段。
2005, 25(3): 271-275.
doi: 10.11883/1001-1455(2005)03-0271-05
摘要:
对含能前驱体如硝酸盐和控制炸药装药的情况下爆轰反应生成纳米金属氧化物进行了探索研究。采用透射电子显微镜表征了爆轰产物。氧化物爆轰产物中的碳微粒即爆轰灰在某种意义上反映了晶型生长机制。通过爆轰合成技术产生的氧化物肯定了纳米粉体爆轰合成技术的有效性。介绍了纳米氧化铝的制备，测试了氧化铝的微观结构和分布状态。结果表明：通过硝酸盐炸药的爆轰产生了纳米尺度的金属氧化物，球形氧化铝粒径主要分布于20~50 nm之间。该方面研究工作的开展也将促进在细微观尺度上的工业炸药设计和爆轰理论的发展。
对含能前驱体如硝酸盐和控制炸药装药的情况下爆轰反应生成纳米金属氧化物进行了探索研究。采用透射电子显微镜表征了爆轰产物。氧化物爆轰产物中的碳微粒即爆轰灰在某种意义上反映了晶型生长机制。通过爆轰合成技术产生的氧化物肯定了纳米粉体爆轰合成技术的有效性。介绍了纳米氧化铝的制备，测试了氧化铝的微观结构和分布状态。结果表明：通过硝酸盐炸药的爆轰产生了纳米尺度的金属氧化物，球形氧化铝粒径主要分布于20~50 nm之间。该方面研究工作的开展也将促进在细微观尺度上的工业炸药设计和爆轰理论的发展。
2005, 25(3): 276-280.
doi: 10.11883/1001-1455(2005)03-0276-05
摘要:
为了模拟核爆、化爆冲击震动环境，根据能量守恒和弹性碰撞原理，研制了悬挂式爆炸冲击震动模拟平台。该平台能够完成水平向和垂直向冲击试验，通过对锤重、锤高和垫层厚度等参数的合理选择,性能指标可达到:水平向冲击加速度峰值5~1 500 m/s2,作用时间50~4 ms;垂直向冲击加速度峰值10~1 000 m/s2,作用时间60~4 ms。性能试验表明,该平台能够为防护工程结构抗震及其他有关冲击振动问题的研究提供安全、方便、经济、可靠的试验手段。
为了模拟核爆、化爆冲击震动环境，根据能量守恒和弹性碰撞原理，研制了悬挂式爆炸冲击震动模拟平台。该平台能够完成水平向和垂直向冲击试验，通过对锤重、锤高和垫层厚度等参数的合理选择,性能指标可达到:水平向冲击加速度峰值5~1 500 m/s2,作用时间50~4 ms;垂直向冲击加速度峰值10~1 000 m/s2,作用时间60~4 ms。性能试验表明,该平台能够为防护工程结构抗震及其他有关冲击振动问题的研究提供安全、方便、经济、可靠的试验手段。
2005, 25(3): 281-284.
doi: 10.11883/1001-1455(2005)03-0281-04
摘要:
为了分析冲击荷载作用下粘土的孔隙水压力的增长规律，为分析粘土介质的动态响应、动力固结加固提供理论依据，将冲击瞬态荷载简化为三角形荷载，通过编制瞬变动态弹塑性有限元程序，对冲击荷载作用下粘土孔隙水压的动态响应进行了模拟，得出了冲击荷载作用下粘土孔隙水压的增长规律，发现孔隙水压力峰值无论是随水平距离还是随深度的增加均呈指数形式衰减，和实际工程施工中孔隙水压的监测数据相吻合。
为了分析冲击荷载作用下粘土的孔隙水压力的增长规律，为分析粘土介质的动态响应、动力固结加固提供理论依据，将冲击瞬态荷载简化为三角形荷载，通过编制瞬变动态弹塑性有限元程序，对冲击荷载作用下粘土孔隙水压的动态响应进行了模拟，得出了冲击荷载作用下粘土孔隙水压的增长规律，发现孔隙水压力峰值无论是随水平距离还是随深度的增加均呈指数形式衰减，和实际工程施工中孔隙水压的监测数据相吻合。
2005, 25(3): 285-288.
doi: 10.11883/1001-1455(2005)03-0285-04
摘要:
利用自行研制的烤燃实验装置，选用JB-B、TNT、R852三种炸药，研究探讨了炸药装药尺寸对慢速烤燃响应特性的影响，得出了随着炸药装药尺寸的增大炸药慢速烤燃反应的环境温度和发生反应的剧烈程度都会增大的规律，并对结果进行了分析和讨论。
利用自行研制的烤燃实验装置，选用JB-B、TNT、R852三种炸药，研究探讨了炸药装药尺寸对慢速烤燃响应特性的影响，得出了随着炸药装药尺寸的增大炸药慢速烤燃反应的环境温度和发生反应的剧烈程度都会增大的规律，并对结果进行了分析和讨论。
